EP0125589B1 - Elektrostatisches Verspritzen bzw. Versprühen von elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten, z.B. Pflanzenbehandlungsmitteln - Google Patents

Elektrostatisches Verspritzen bzw. Versprühen von elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten, z.B. Pflanzenbehandlungsmitteln Download PDF

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EP0125589B1 EP84105100A EP84105100A EP0125589B1 EP 0125589 B1 EP0125589 B1 EP 0125589B1 EP 84105100 A EP84105100 A EP 84105100A EP 84105100 A EP84105100 A EP 84105100A EP 0125589 B1 EP0125589 B1 EP 0125589B1
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    • B05B5/1625—Arrangements for supplying liquids or other fluent material the liquid or other fluent material being electrically conductive and the arrangement comprising means for insulating a grounded material source from high voltage applied to the material the insulating means comprising an intermediate container alternately connected to the grounded material source for filling, and then disconnected and electrically insulated therefrom

Definitions

  • the present invention relates to a device known per se for dispensing drops via a spray system, such as a spray nozzle, spray nozzle or rotary atomizer, from a liquid volume charged via at least one high-voltage generator.
  • a spray system such as a spray nozzle, spray nozzle or rotary atomizer
  • Plant treatment agents are generally applied by generating a droplet spectrum in the range from 150 to 600 ⁇ m and then depositing these droplets using both the kinetic energy imparted to the droplet in the dividing device and gravity.
  • the droplets are deposited on the top and preferably on the leaf surfaces closest to the spraying and spraying device.
  • the liquid volume is preferably charged by one or more high-voltage generators integrated in the container.
  • Closures, hose connections and connecting elements are advantageously designed in such a way that they automatically switch off the power supply when opened or released.
  • the spraying system is integrated in an electrically conductive or non-chargeable, insulated screen.
  • liquid can also be fed into the container from an additional container, which is preferably to be operated without pressure, during spray breaks.
  • liquid drops can be electrically charged by means of the contact charging which is recognized as particularly suitable and can be sprayed or sprayed from a container safely via a spraying or spraying system, without restrictions in the size of the container, without any spatial or financial expenditure for Intermediate containers are required, or that the functionality is bound to certain narrowly limited conductivity ranges of the liquid to be sprayed.
  • the device according to the invention can also be used for coating paper and film webs and for painting metallic or conductive objects with conductive coatings.
  • the liquid 2 is filled via a closure 5 into the container 1 made of highly electrically insulating material.
  • This container 1 is surrounded on its outside by a conductive or semi-conductive sheath 3 connected to the mass of a floor device or to earth potential. With such a structure, it is possible to optimally charge the liquid 2 to be sprayed irrespective of its electrical conductivity, without undesirable force effects from the outer walls of the container 1 being able to take effect.
  • the liquid by means of one or more high-voltage generators 4 which are integrated in the container 1 and which receive their supply voltage, for example, from the battery of the floor device or another voltage source.
  • the wall thickness of the container 1 and the high-voltage generators 4 are designed such that high voltage, preferably between 20 and 100 kV, can be generated in a controllable manner on the liquid 2, the maximum current not exceeding an adjustable limit value. This has the advantage that the charging of the droplets and the adaptation to the optimal spray conditions can be achieved without any high-voltage wiring.
  • the shutter 5, the hose connections 6 is i tz wornen to the spray, such as nozzle 11 and rotary atomizer 12 and 7 12 so as to make the connecting elements of the spray means 11, that opening of the filling nozzle 5 or loosening Lead hose connections 6 and the connecting elements 7 to automatically switch off the high voltage.
  • This switching off of the high voltage is achieved in that when the hose connections 6 or the connecting elements 7 are loosened, the sealing effect of a seal 10 is canceled and the liquid flowing through causes a short circuit to the sheathing 3.
  • the principle of the conductive or semi-conductive, grounded casing 3 is also applied to the feed lines 8 between the container 1 and the spraying or spraying system.
  • a conductive or semi-conductive, insulated screen 9 Protection against contact on the spraying or spraying devices is achieved by a conductive or semi-conductive, insulated screen 9.
  • This screen 9 is that - when it is charged by the spray or spray system - it strengthens the electrical force effects for transporting the charged droplets to the target object.
  • the electrical capacity of this contact protection is so low that touching it is completely harmless even in the charged state.
  • the amount of liquid to be sprayed in the system can be increased particularly simply and advantageously if liquid is supplied to container 1 from an additional container 13. This can be achieved without additional protective measures in that, automatically controlled by the control device 14, electrically non-charged liquid is conveyed from the grounded additional container into the spraying or spraying system during the spraying pauses, for example when changing the processing rows or when advancing the workpiece the high voltage switches off automatically during this brief filling.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine an sich bekannte Vorrichtung zum Ausbringen von Tropfen über ein Spritzsystem, wie Spritzdüse, Sprühdüse oder Rotationszerstäuber aus einem über mindestens einen Hochspannungsgenerator aufgeladenen Flüssigkeitsvolumen.
  • Das Aufbringen von Pflanzenbehandlungsmitteln erfolgt in der Regel durch Erzeugen eines Tropfenspektrums im Bereich von 150 bis 600 /um und anschließendes Ablagern dieser Tropfen unter Ausnutzung sowohl der dem Tropfen in der Zerteileinrichtung mitgegebenen kinetischen Energie als auch der Schwerkraft. Die Ablagerung der Tropfen erfolgt auf der Oberseite und bevorzugt auf den der Spritz- und Sprüheinrichtung am nächsten liegenden Blattflächen.
  • Der aus Gründen der Wirtschaftlichkeit geforderten Verminderung der Flüssigkeitsmenge je Flächeneinheit sind Grenzen gesetzt; einerseits dadurch, daß zur Erhaltung der Wirksamkeit beispielsweise eines Pflanzenschutzmittels eine Mindestzahl von Tropfen pro cm2 Pflanzenoberfläche aufgebracht werden muß und andererseits dadurch, daß eine Verkleinerung des Tropfendurchmessers die Verluste durch Abtrift erhöht.
  • Ähnlich der elektrostatischen Pulverlackierung wird daher seit langem versucht, die Anlagerung von Tröpfchen durch Anwendung elektrischer Kräfte zu verbessern. Diese Technik verspricht gegenüber der heute üblichen Praxis die folgenden Vorteile:
    • - durch elektrische Kraftwirkungen wird die Gleichmäßigkeit der Verteilung von Tropfen beispielsweise in einem Pflanzenbewuchs entscheidend verbessert; die Anlagerung erfolgt nicht nur auf den Oberseiten der der Spritz- und Sprüheinrichtung benachbarten Blattoberfläche, sondern auch auf der Oberseite tiefer gelegener Blattoberflächen und sogar in geringerem Maß auf der Unterseite von Blättern.
    • - da die elektrischen Kraftwirkungen die Anlagerung besonders der kleinen Tropfen verbessern und damit die Verluste durch Abtrift vermindern, wird es möglich, Tropfenspektren im Bereich von 30 bis 100 J.Lm gezielt aufzubringen; dies bedeutet eine erhebliche Verminderunß der aufzuwendenden Flüssigkeitsmenge je Flächeneinheit und gleichzeitig wegen der gezielten Aufbringung eine Verminderung der Umweltbelastung. Wirkstoffeinsparungen sind bei den einzelnen Indikationen im Pflanzenschutz denkbar, vgl. hierzu E. Moser, K. Schmidt u.a. "Besserer Pflanzenschutz mit elektrostatischer Aufladung", DLG-Mitteilungen 8/1982.
    Im Gegensatz zur elektrostatischen Pulverbeschichtung in Lackieranlagen muß der Spritz- und Sprühvorgangin der Landwirtschaft unter wechselnden und nicht immer optimalen Spritz- und Sprühbedingungen erfolgen. Ursachen sind der mit dem Wassergehalt der Pflanzen und des Bodens veränderliche Erdableitwiderstand der zu beschichtenden Blätter, die mit der Geometrie der Pflanzen sich ändernde Beeinflussung des elektrischen Feldes in der Umgebung der Spritz- und Sprüheinrichtung und die durch unterschiedliche Wirkstoffe bedingte Änderung der Leitfähigkeit der zu verspritzenden und versprühenden Flüssigkeit. Einer der Hauptgründe für die Schwierigkeiten beim Einsatz der elektrostatischen Spritzung und Versprühung wäßriger und damit elektrisch leitfähiger Flüssigkeiten liegt darin, daß die im Spritzsystem und im Behälter gespeicherte elektrische Energie bei entsprechend hoher Spannung und elektrischer Kapazität so groß sein kann, daß das Berühren von unter Spannung stehenden Teilen für den Menschen gefährlich ist.
  • Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten sind bisher die folgenden Wege beschritten worden:
    • - Die zu verspritzende bzw. zu versprühende Flüssigkeit ist im Behälter nicht geladen; die Tröpfchen werden am Ort ihrer Erzeugung durch eine geeignete Anordnung von Elektroden durch Anlagern von Ionen geladen. Vorteil des Verfahrens ist seine Anwendbarkeit auch für leitfähige Flüssigkeiten unabhängig von der Größe des Vorratsbehälters; Nachteil ist die verfahrensbedingte niedrige Aufladespannung und die Art der Aufladung, die zusammen nur eine geringe Verbesserung der Tropfenanlagerung gegenüber dem Spritzen ohne Einsatz elektrischer Kräfte bewirken.
    • - die Auffüllung des mit dem Spritzsystem verbundenen Behälters erfolgt aus einem Vorratsbehälter über ein Zwischenbehältersystem. Dabei liegt der Zwischenbehälter spannungsseitig während seiner Befüllung wie der Vorratsbehälter auf Erdpotential und wird vor der Entleerung in den mit dem Spritzsystem verbundenen Behälter auf dessen Potential gebracht. Vorteil des Verfahrens ist seine Anwendbarkeit auch für leitfähige Flüssigkeiten unabhängig von der Größe des Behälters; Nachteil ist der erhebliche finanzielle und räumliche Aufwand für das Zwischenbehältersystem.
    • - die zu verspritzende und versprühende leitfähige Flüssigkeit liegt an Hochspannung; zur Vermeidung sicherheitstechnischer Probleme wird die elektrische Kapazität des Gesamtsystems und damit das Fassungsvermögen des Behälters klein gehalten. Vorteil des zuletzt genannten Geräts ist der einfache, sicherheitstechnisch unbedenkliche Aufbau; Nachteil ist die Beschränkung in der Behältergröße, die den Einsatz in der Erwerbslandwirtschaft auf Bodengeräten verbietet.
  • Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei Beibehaltung der als besonders geeignet erkannten Kontaktaufladung eine Vorrichtung zum gefahrlosen Verspritzen oder Versprühen elektrostatisch aufgeladener Tröpfchen zu konstruieren, wobei die im Behälter verfügbare Flüssigkeitsmenge ausreichend groß ist, um einen wirtschaftlichen Einsatz auf Bodengeräten in der Landwirtschaft oder anderen Spritzeinrichtungen großer Kapazität zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
    • a) das gesamte unter Hochspannung stehende Flüssigkeitsvolumen von einem Behälter aus elektrisch hoch isolierendem Material und einer oder mehreren Zuleitungen aus elektrisch hoch isolierendem Material umgrenzt ist,
    • b) der aus elektrisch hoch isolierendem Material bestehende Behälter und die Zuleitungen außen von einer leitfähigen oder nichtaufladbaren, geerdeten Umhüllung umgeben sind, welche elektrische Kraftwirkungen auf Personen oder andere benachbarte Anlagenteile verhindert.
  • Bevorzugt wird das Flüssigkeitsvolumen durch einen oder mehrere im Behälter integrierte Hochspannungsgeneratoren aufgeladen.
  • Verschlüsse, Schlauchanschlüsse und Verbindungselemente sind vorteilhaft so beschaffen, daß sie beim Öffnen oder Lösen automatisch zur Abschaltung der Spannungsversorgung führen.
  • Erfindungsgemäß ist das Spritzsystem in einem elektrisch leitfähigen oder nichtaufladbaren, isoliert montierten Schirm integriert.
  • Erforderlichenfalls kann zusätzlich Flüssigkeit aus einem vorzugsweise drucklos zu betreibenden Zusatzbehälter in Spritzpausen in den Behälter geleitet werden.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelingt es, mittels der als besonders geeignet erkannten Kontaktaufladung Flüssigkeitstropfen elektrisch aufzuladen und über ein Spritz- oder Sprühsystem gefahrlos aus einem Behälter zu verspritzen oder versprühen, ohne daß Beschränkungen in der Größe des Behälters bestehen, ohne daß räumliche oder finanzielle Aufwendungen für Zwischenbehälter erforderlich sind, oder daß die Funktionsfähigkeit an bestimmte eng begrenzte Leitfähigkeitsbereiche der zu verspritzenden Flüssigkeit gebunden ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird bevorzugt benutzt zur Ausbringung von Pflanzenbehandlungsmitteln. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf Bodengeräten in der Landwirtschaft bietet als zusätzliche Vorteile:
    • a) keine vorrichtungsbedingte Beschränkung der Anwendung in der Spritzbreite oder in der Spritzhöhe,
    • b) keine vorrichtungsbedingte Beschränkung bei besonders dichtem Pflanzenbewuchs, da der Teilchentransport durch Kombination aus Massenkraft und elektrischer Kraft bewirkt wird,
    • c) gegenüber der Ausbringung mit Handgeräten keine Abscheidung von Tropfen auf der mit der Ausbringung befaßten Person.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin zum Beschichten von Papier- und Folienbahnen und zum Lackieren metallischer, oder leitfähiger Gegenstände mit leitfähigen Beschichtungen verwendet werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert:
    • Es zeigen
      • Figur 1
        • den Querschnitt durch den Behälter mit allen wesentlichen Bauteilen
      • Figur 2
        • den Querschnitt durch Zuleitung und Düse als Spritzsystem mit allen wesentlichen Bauteilen
      • Figur 3
        • den Querschnitt durch Zuleitung und Rotationszerstäuber als Spritzsystem mit allen wesentlichen Bauteilen
      • Figur 4
        • eine schematische Übersicht der Gesamtanlage
        • In den Zeichnungen sind die leitfähigen oder nichtaufladbaren Teile der Vorrichtungsteile von links unten nach rechts oben und die nichtleitfähigen Teile von links oben nach rechts unten schraffiert.
  • Die Flüssigkeit 2 wird über einen Verschluß 5 in den aus elektrisch hochisolierendem Material gefertigten Behälter 1 gefüllt. Dieser Behälter 1 ist auf seiner Außenseite von einer leitfähigen oder halbleitfähigen, mit der Masse eines Bodengeräts oder mit Erdpotential verbundenen Umhüllung 3 umgeben. Mit einem solchen Aufbau ist es möglich, die zu verspritzende Flüssigkeit 2 unabhängig von ihrer elektrischen Leitfähigkeit elektrostatisch optimal aufzuladen, ohne daß unerwünschte Kraftwirkungen von den Außenwänden des Behälters 1 aus wirksam werden können.
  • Besonders vorteilhaft ist es, die Aufladung der Flüssigkeit mittels eines oder mehrerer im Behälter 1 integrierter Hochspannungsgeneratoren 4 vorzunehmen, die ihre Versorgungsspannung beispielsweise aus der Batterie des Bodengeräts oder einer anderen Spannungsquelle erhalten. Die Wandstärke des Behälters 1 und die Hochspannungsgeneratoren 4 sind so ausgelegt, daß an der Flüssigkeit 2 Hochspannung vorzugsweise zwischen 20 und 100 kV regelbar erzeugt werden kann, wobei der Maximalstrom einen einstellbaren Grenzwert nicht übersteigt. Dies hat den Vorteil, daß die Aufladung der Tröpfchen und die Anpassung an die optimalen Spritzbedingungen ohne jede Hochspannungsverkabelung erreicht werden kann.
  • Einfach und sicher ist die Maßnahme, den Verschluß 5, die Schlauchanschlüsse 6 zu den Spritzeinrichtungen wie z.B. Düse 11 und Rotationszerstäuber 12, und die Verbindungselemente 7 an den Spritzeinrichtungen 11, 12 so zu gestalten, daß Öffnen des Füllstutzens 5 bzw. Lockern der Schlauchanschlüsse 6 und der Verbindungselemente 7 zum automatischen Abschalten der Hochspannung führen. Diese Abschaltung der Hochspannung wird dadurch erreicht, daß beim Lockern der Schlauchanschlüsse 6 oder der Verbindungselemente 7 die Dichtwirkung einer Dichtung 10 aufgehoben wird und durchfließende Flüssigkeit einen Kurzschluß zur Umhüllung 3 verursacht.
  • In Verbindung mit den integrierten Hochspannungsgeneratoren 4 und der leitfähigen oder halbleitfähigen, geerdeten Umhüllung 3 wird so sichergestellt, daß auch unsachgemäßes Hantieren an dem unter Spannung stehenden System gefahrlos ist.
  • Das Prinzip der leitfähigen oder halbleitfähigen, geerdeten Umhüllung 3 wird auch an den Zuleitungen 8 zwischen Behälter 1 und dem Spritz- oder Sprühsystem angewandt.
  • Berührungsschutz an den Spritz- oder Sprüheinrichtungen wird durch einen leitfähigen oder halbleitfähigen, isoliert montierten Schirm 9 erreicht. Der besondere Vorteil dieses Schirms 9 besteht darin, daß er - durch Influenz vom Spritzoder Sprühsystem aufgeladen - die elektrischen Kraftwirkungen zum Transport der geladenen Tröpfchen zum Zielobjekt verstärkt. Die elektrische Kapazität dieses Berührungsschutzes ist erfindungsgemäß so gering, daß ein Berühren auch im aufgeladenen Zustand völlig ungefährlich ist.
  • Besonders einfach und vorteilhaft kann die Menge der zu verspritzenden Flüssigkeit im System vergrößert werden, wenn aus einem Zusatzbehälter 13 Flüssigkeit dem Behälter 1 zugeführt wird. Dies kann ohne zusätzliche Schutzmaßnahme dadurch erreicht werden, daß, von dem Regelgerät 14 automatisch gesteuert, in den Spritzpausen, beispielsweise beim Wechseln der Bearbeitungsreihen oder beim Vorrücken des Werkstücks, elektrisch nicht aufgeladene Flüssigkeit aus dem geerdeten Zusatzbehälter in das Spritzoder Sprühsystem gefördert wird, wobei sich während dieses kurzzeitigen Auffüllens die Hochspannung automatisch abschaltet.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum gefahrlosen Ausbringen von Tropfen über ein Spritzsystem, wie Spritzdüse, Sprühdüse oder Rotationszerstäuber, aus einem über mindestens einen Hochspannungsgenerator aufgeladenen Flüssigkeitsvolumen, dadurch gekennzeichnet, daß
a) das gesamte unter Hochspannung stehende Flüssigkeitsvolumen von einem Behälter (1) aus elektrisch hoch isolierendem Material und einer oder mehreren Zuleitungen (8) aus elektrisch hoch isolierendem Material umgrenzt ist, und
b) der aus elektrisch hoch isolierendem Material bestehende Behälter (1) und die Zuleitungen (8) außen von einer leitfähigen oder nichtaufladbaren, geerdeten Umhüllung (3) umgeben sind, welche elektrische Kraftwirkungen auf Personen oder andere benachbarte Anlagenteile verhindert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen oder mehrere im Behälter (1) integrierte Hochspannungsgeneratoren (4).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere Verschlüsse (5), einer oder mehrere Schlauchanschlüsse (6) und ein oder mehrere Verbindungselemente (7) so beschaffen sind, daß sie beim Öffnen oder Lösen automatisch zur Abschaltung der Spannungsversorgung führen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzsystem (11, 12) in einen elektrisch leitfähigen oder nichtaufladbaren, isoliert montierten Schirm (9) integriert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Flüssigkeit aus einem vorzugsweise drucklos zu betreibenden Zusatzbehälter (13), von einem Regelgerät (14) automatisch gesteuert, in Spritzpausen in den Behälter (1) geleitet werden kann.
6. Verwendung der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 zum Ausbringen von Pflanzenbehandlungsmitteln in wäßriger oder nichtwäßriger Spritzbrühe.
7 Verwendung der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 zum Beschichten von Papier-oder Folienbahnen.
8. Verwendung der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 zum Lackieren von Gegenständen mit Wasserlacken oder anderen leitfähigen Flüssigkeiten.
EP84105100A 1983-05-14 1984-05-05 Elektrostatisches Verspritzen bzw. Versprühen von elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten, z.B. Pflanzenbehandlungsmitteln Expired EP0125589B1 (de)

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EP0125589A1 EP0125589A1 (de) 1984-11-21
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